基于时间和速度优化的飞机起飞调度方法研究

摘要

本课题针对固定区域内的飞机以最短时间为目标，完成一个批次飞机的起飞调运任务，深入研究了飞机调运路径规划和并行起飞调度方法，满足飞机运动约束条件，同时实现了不同起飞位的作业负载均衡，并进行了三维视景仿真验证。 首先基于栅格法建立了飞行场地的环境模型和简化的飞机矢量模型。利用B样条的凸包性、连续性、局部调整性等特点进行飞机调运路径规划，同时以速度和转角为约束条件，以路径最短为目标，采用B样条方法规划出一个批次飞机从停机位到起飞位的调运路径，实现了飞机到不同起飞位的调运路径规划。 其次基于模拟退火算法以多个起飞位并行作业负载均衡、时间最短为目标，设计了飞机的预调度方案，得到飞机的预调度起飞时间序列；得到了一个批次飞机面向不同起飞位的并行调度方案。针对预调度中所存在的不同调度队列飞机间碰撞冲突的问题，提出速度优化的方案，解决碰撞冲突，从而得到飞机安全、可行、快速的动态调度方案。 最后对调运路径规划和调度算法进行视景仿真验证，基于MultigenCreator建立了飞机和船舶的实体模型，加入纹理、光照、材质以及DOF等特殊效果加强模型的外形逼真度和动态特性；运用实时仿真软件Vega加载飞机的三维实体模型，建立飞机调度的仿真场景，包括天空、海洋、尾迹等，增强可视化效果，为仿真程序设置初始配置；应用Vega和VisualC++开发了三维视景仿真软件平台，通过调入飞机调运路径规划和起飞调运方案，更直观的验证了算法的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2本课题研究的背景和意义

1.3国内外发展现状

1.3.1路径规划概括及发展现状

1.3.2飞机调度问题概括及发展现状

1.3.3视景仿真技术概括及发展现状

1.4主要研究内容和研究方法

1.4.1主要研究内容

1.4.2研究方法

1.5论文的组织结构

第2章 B样条、模拟退火及遗传算法基本理论

2.1引言

2.2 B样条方法介绍

2.2.1 B样条的定义

2.2.2 B样条的性质

2.2.3 B样条的分类

2.3模拟退火算法基本理论

2.3.1模拟退火算法的物理背景

2.3.2模拟退火算法的实验步骤

2.4遗传算法基本理论

2.4.1遗传算法的基本操作

2.4.2遗传算法的实现步骤

2.5本章小结

第3章 飞机调运的路径规划方法研究

3.1引言

3.2环境建模

3.2.1传统的环境建模方法

3.2.2基于栅格法的环境建模

3.3飞机简化模型

3.4飞机调运路径规划方法研究

3.4.1飞机调运路径的约束条件

3.4.2基于B样条的飞机调运路径规划研究

3.4.3 B样条与蚁群算法的调运路径方法比较

3.4.4仿真结果

3.5本章小结

第4章 基于模拟退火和遗传算法的飞机调度研究

4.1引言

4.2基于模拟退火算法的飞机起飞预调度的算法设计与实现

4.2.1飞机起飞调度问题描述

4.2.2基于模拟退火算法的飞机起飞预调度方法

4.2.3基于模拟退火算法的飞机起飞预调度实现步骤

4.2.4基于模拟退火算法的飞机起飞预调度仿真结果

4.3基于速度优化的飞机起飞动态调度策略

4.3.1飞机的碰撞检测方法

4.3.2基于遗传算法的速度优化设计

4.3.3基于遗传算法的速度优化实现步骤

4.3.4仿真结果

4.4本章小结

第5章 基于视景仿真的飞机调度方法验证

5.1引言

5.2视景仿真的软件平台

5.2.1 Multigen Creator软件简介

5.2.2 Vega软件简介

5.3基于Multigen Creator的三维实体建模

5.4基于Vega的视景仿真的实现

5.4.1坐标转换

5.4.2 LynX配置ADF文件

5.4.3海洋场景的建立

5.4.4 Vega仿真应用程序框架

5.5飞机起飞调度的视景仿真结果

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢